不锈钢分公司AOD转炉烟道泄漏原因分析与泄漏处理方案探讨

杨振新

摘要：本文主要介绍酒泉钢铁集团公司不锈钢分公司1#2#AOD转炉烟道泄漏并对产生泄漏的原因进行分析，确定对策，在一定程度上减少转炉烟道泄漏的情况，提高水冷烟道使用寿命。进一步根据烟道漏点不同位置采取的不同的泄漏处理方案，对焊接检修方案进行总结并阐述其优劣性。针对转炉炼钢厂汽化冷却烟道的漏水故障，对系统泄漏点进行了长期检测，结果表明，水冷烟道在转炉治炼过程中出现受热管管壁撕裂现象，产生渗漏。

关键词：烟道；泄漏原因；处理方案；检修方案

前言

酒钢集团宏兴股份公司不锈钢分公司现有的两套AOD转炉烟气冷却系统从西马克与奥钢联引进，该系统的烟道由移动段烟道、固定烟道和尾部烟道组成，共分为9段，烟道采用低压强制循环冷却方式。在不锈钢分公司的炼钢分厂，1-2段烟道系统通常设计使用周期为3-6年。然而，实际情况显示，1段烟道的使用寿命通常只有一到两年左右，便开始出现漏点问题。大多数漏点表现为横向裂纹，且分布不均匀。这些故障不仅直接妨碍了不锈钢炼钢生产的正常进行，还导致了资源的浪费，也增加了生产和能源成本，并给生产过程带来了安全隐患。因此，有效解决烟道泄漏问题对于保持转炉的稳定运行具有重要意义。

1.泄漏的原因

1. 在工业锅炉中，烟道管壁内结垢问题日益凸显，影响了冷却效果。尽管软水处理应符合GB1576标准，但实际运行中，烟道管壁内的Fe2O3附着物对热传递造成了干扰，长期使用导致了烟道管出现横向裂纹。软化过程中消耗的NaCl使得软水中存在大量游离的Cl离子和Na离子，进而生成氯化物和碱性物质。当碱度超标时，长期暴露于此环境中会引起烟道的碱性腐蚀和苛性脆化，导致烟道管出现横向裂纹。这些问题的出现严重影响了烟道系统的稳定运行和安全性，因此，必须采取有效的措施来防止结垢、控制水质，以确保烟道管的正常运行。

2. 当使用硬度较高的工业水进行水冷却时，管道易发生结垢问题。结垢后，管道的传热系数会降低，影响传热效果，有时甚至可能导致管道过热而受损。冷却效果不佳会使烟道长期处于冷热交替的状态，导致烟道过度疲劳，最终可能引起横向裂纹的产生。因此，从故障表象来看，横向裂纹通常是由于冷却效果不佳造成的。为了避免这种情况发生，需要采取有效措施来防止管道结垢，提高冷却效果，确保烟道系统的稳定运行。
3. 造成烟道冷却效果不好具体有以下几条原因。

3.1 工况条件恶劣

导致烟道漏水的原因主要包括冲蚀腐蚀（尤其是高温冲蚀）、温度变化、焊缝开裂等因素，从而导致烟道冷却水外溢。

1）高温冲蚀腐蚀：随着环境温度升高，热水冷却烟道会使金属表面的氧化皮膜逐渐增厚，增强与基材的结合强度，但在达到临界温度后，金属材料进入冲蚀氧化破坏区，由于金属材料在高温下具有较高的延展性，而氧化物则表现出脆性，导致管壁减薄，最终导致爆管漏水。

2）温度变化：烟气对管束产生横向冲刷，由于温度变化迅速，导致管束出现高温膨胀和降温收缩，产生外部机械应力。当管束出现漏水时，会迅速排出热冷却水，管束应力无法完全消除，出现高温冲蚀。同时，炉渣在气流作用下磨蚀管束工作表面，造成管壁减薄和变形，引发纵向裂纹。

3.2 其他因素：冶炼过程中热平衡对烟道堵塞有重要影响，当烟气产生量大于系统抽出量时，会导致烟气外溢。部分粘附性强的渣会粘附在管束上，而非正常的转炉炉形也可能会造成影响。

4.烟道烟气冲刷造成烟道拐弯处及弯头处凸起位置磨损泄漏，由于烟气放散，冷却风机抽气，烟气在烟道内运行，烟气中携带的颗粒杂质高速运行冲刷烟道内环外壁。另外启停炉后温度变化造成烟道冷热交替反应，烟道受热膨胀作用发生内部应变也是造成烟道泄漏的原因。

2.补焊处理的具体施工方案探讨

烟道发生泄漏后由于还没有达到更换烟道的程度，并且由于生产需要，需要对烟道漏点进行补焊处理，根据漏点发生的位置不同需要采用不同的方法进行补焊。通常主要进行的泄漏点补焊分别为1-2段，3-4段，5段烟道补焊，补焊方案也不相同。

2.1  1-2段烟道补焊方案

1-2段烟道属于倾斜段烟道，倾斜角度40.68°，高度落差14.5米，倾斜度段距离约15.5米，存在一定补焊风险。如图2所示，办理作业手续后，起重工指挥桥式起重机将检修用大梯子吊到托圈上搭设平稳并将梯子底部与炉前平台焊接牢固，2名检修工从48米平台上到厂房屋顶，使用扳手打开6段烟道人孔，从人孔处放下Φ19钢丝绳作为安全绳，人孔口专人监护，随人员上下调整安全绳长度；2名检修工从20.5米氧枪口放下Φ21钢丝绳1根作为安全绳，专人监护，随人员上下调整安全绳长度；安全绳与氧枪口、人孔口接触位置做好衬垫防护，防止棱角快口损伤钢丝绳。焊工从大梯子上到托圈上，3名检修工从炉后将直爬梯传递给托圈上的作业人员，托圈上人员将直爬梯竖直搭设到烟道内壁北侧并焊接固定。作业人员从托圈上竖起两根槽钢，底部与托圈固定；上部横向搭设两根槽钢到1段烟道拐弯接缝处，一端与垂直槽钢焊接固定，一端与烟道焊接固定， 在此平台上搭设跳板并绑扎牢固。利用横向槽钢基础，搭设小直爬梯，一端固定在槽钢上，一端搭设在烟道漏点方向。作业人员从长梯子上到检修平台，再从小梯子上到漏点方向，对烟道进行焊接。漏点焊接处理无泄漏后从上到下逐层拆除小梯子及检修平台，对现场进行安全确认后办理手续。

2.2 2-4段烟道补焊方案

由于2-4段烟道属于垂直段烟道，高度落差43米，垂直段距离约15米，补焊风险较大。通常检修方案为：办理作业手续及危险作业票后，使用扳手打开烟道检修孔盖（防爆门），使用桥式起重机倒运吊筐至转炉烟道检修孔盖（防爆门）处，使用桥式起重机将吊筐吊住，吊运吊筐使用4根（2T×3m）吊带及3.2T卸扣挂设在吊耳处，在桥式起重机钩头旋转轴部位拉设2根φ15mm×2m钢丝绳当做安全绳，进入吊筐作业人员将安全带系挂在安全绳上，将保险扣锁死，人员乘坐吊筐下至烟道漏点处。从烟道防爆门处放下一根安全绳，到达位置后人员将安全带挂点挂设在安全绳上，使用φ19.mm钢丝绳从防爆门人孔处放下，人员将钢丝绳挂设在吊筐吊点处，上方防爆孔位置对钢丝绳头使用卸扣进行固定，做好双重保险，人员进入吊筐内后，将吊筐安全门门栓插设完好，漏点找到后使用电焊进行焊接，焊接完毕试水无泄漏，吊筐吊出人员撤离后将防爆门人孔盖板恢复。

2.3 4-5段烟道补焊方案

4-5段烟道属于弯曲段烟道，位于43米平台，外弧长度7.8米，内弧长度3.2米。通常检修方案为：制作一种检修平台，使用槽钢制作5米长，2.5米宽（防爆门人孔窄500mm），内侧封死，外侧安装向内开活门，安全栏杆高1.5米，4件吊耳，平台后方安装配重块，调整平台水平，平台中间安装4件行走轮，实现平台倒运。办理作业手续及危险作业票后，使用扳手打开烟道检修孔盖（防爆门），在4段烟道防爆门人孔打开后指挥桥式起重机将平台架设在四段烟道与五段烟道之间，在防爆门人孔口进行固定，作业人员站在平台上可以对4段烟道进行全方位的检查和焊接，漏点找到后使用电焊进行焊接，焊接完毕试水无泄漏，平台吊出人员撤离后将防爆门人孔盖板恢复。这样既能够避免从外面挖补，又可以保证人员安全，降低安全风险（避免乘坐吊筐），还能对4段烟道基本全方位进行焊接，在一个白天即可完成焊接，安全、生产、质量效益较为可观。

2.4 5-9段烟道补焊方案

5-9段烟道属于水平段烟道，位于厂房顶部，通常检修方案为：从厂房顶部走桥、平台上至烟道两侧检修平台，对于内部漏点打开人孔进入烟道内部受限空间进行补焊；外部搭设跳板到漏点下方进行补焊。

3.检修方案可行性探讨

不锈钢分公司1#2#AOD转炉烟道泄漏时的补焊与寻常烟道不同，根据漏点不同位置，作业人员制定了不同的施工方案，最终通过烟道焊接处理完漏点满足安全生产条件。需要说明的是，当烟道腐蚀磨损到一定壁厚，频繁发生泄漏（每年10次左右），对壁厚进行测厚仪测厚漏点壁厚小于3mm，漏点较多时则需要对烟道进行更换，通常1段烟道周期3-4年，2段烟道6-7年，3-9段烟道使用寿命相对较长。

4.结论

随着社会的不断发展和科技的进步，国家经济实力持续增强，人们对安全的重视程度也不断提高,在这样的背景下，解决转炉烟道泄漏问题成为了当务之急。烟道泄漏的原因错综复杂，需要系统综合的分析和研究，针对具体问题开展深入调查，并采取相应的解决方案，这需要全行业人员的齐心协力，深入研究，从根本上解决问题。只有通过全行业的共同努力和深入的研究工作，我们才能够为我国钢铁行业的稳定发展做出积极的贡献。

参考文献

[1]关晓光，刘冰然.转炉水冷烟道裂纹成因分析及对策研究（J)甘肃治金，2018,40(1)：15-17.

[2]柴君，梁修福炼钢转炉汽化冷却烟道使用寿命的研究（J)工业加热，2018,47(1)：34-36.

[3]孙秋筱，材料腐蚀与防护[M].北京：冶金工业出版 社,2001:55-87.

作者简介：

杨振新，甘肃省酒泉钢铁（集团）有限责任公司宏兴股份公司检修工程部不锈钢检修作业区炼钢机械检修工程师，工程师，本科学历，工学学士学位，2007年7月毕业于华北电力大学（保定）机械工程及自动化（机电）专业，2007年9月参加工作。

图1烟道总图

图2  1-2段烟道焊接示意图

图3   4-5段烟道焊接示意图

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